AULA 1_MATERIAIS CONSTRUÇÃO CONCEITOS

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14/02/2024
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Universidade Cruzeiro do Sul
Curso de Engenharia Civil
A CIÊNCIA E A ENGENHARIA DOS MATERIAIS DE 
CONSTRUÇÃO CIVIL
Materiais de Construção Civil 
Profa. Andréa M. C. Verissimo
INTRODUÇÃO
O nível de Qualidade de vida do planeta
depende:
 da quantidade de pessoas;
 dos recursos naturais disponíveis;
 do nível de conhecimento para realizarem-
se as transformações;
 do gerenciamento dos recursos;
 do grau de poluição gerado durante os
processos utilizados.
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RECURSO NATURAL
Conceito - qualquer insumo de que os
organismos, a população e o ecossistema
necessita para a sua manutenção.
Podem ser divididos em dois grupos:
a. recursos renováveis : aqueles que, após
utilizados, ficam disponíveis novamente
graças aos ciclos naturais, como a água (ciclo
hidrológico), o ar, a biomassa e a energia eólica;
RECURSO NATURAL
b. recursos não-renováveis: aqueles que, uma
vez utilizados, não se renovam por meios
naturais. Grande parte pode ser reutilizado ou
reciclado, embora não possa ser reconstituída às
suas condições originais.
Podem ser subdivididos em duas classes:
- minerais energéticos: combustíveis fósseis
(carvão mineral, petróleo, urânio);
- minerais não-energéticos: são minerais como
ferro, calcário, argilas em geral.
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• Os recursos naturais são compostos de matéria,
isto é, qualquer substância, sólida, líquida ou gasosa,
que ocupa lugar no espaço.
• Sob o ponto de vista utilitário, materiais são
substâncias com propriedades úteis na construção
de máquinas, estruturas, dispositivos e produtos, ou
seja, os materiais que o homem utiliza para “fazer
coisas” (Cohen, 1987).
• Historicamente, o desenvolvimento do homem
esteve ligado à sua habilidade em detectar,
manipular e aperfeiçoar os materiais disponíveis
para atender suas necessidades de manutenção,
proteção, abrigo ou religiosidade (Figuras 1 e 2).
EXEMPLO DE MATERIAIS NATURAIS USADOS NA ANTIGUIDADE
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EXEMPLO DE MATERIAIS NATURAIS USADOS NA ANTIGUIDADE
CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
Ciência: Conhecimento Sistematizado,
adquirido via:
- Observação;
- Identificação;
- Pesquisa e explicação de determinadas
categorias de fenômenos e fatos.
São formulados metódica e racionalmente
(Houaiss, 2004).
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CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
Engenharia: Pode ser entendida como a
atividade em que se realiza a aplicação de
métodos científicos, ou empíricos, em
benefício do ser humano.
Assim, a Engenharia, além da Ciência, está
embasada na tecnologia, porque busca
responder às necessidades concretas da
sociedade, pela aplicação sistemática do
conhecimento, utilizado na produção de bens e
serviços.
CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
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Ciclo global dos materiais, desde a fase de extração até a obtenção do produto final.
(COHEN, 1987, p.ix).
Ciclo Global dos materiais
Ciclo Global dos materiais
A interface entre os dois ramos se relaciona com o
estudo do destino a ser dado às sucatas ou aos
resíduos dos produtos após o seu uso, se serão
DESCARTADOS ou REUTILIZADOS por meio de
reciclagem.
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Áreas de conhecimento da Ciência e Engenharia de 
Materiais
O conhecimento científico flui num sentido,
enquanto o empírico em sentido contrário,
resultando, nesse entremeio, uma sinergia
coordenada pela CEM.
(COHEN apud VAN VLACK, 1984).
Importância do Estudo e da Escolha dos 
materiais
Material que apresenta menor custo global.
Escolha do 
Material
• Resistência
• Durabilidade
• Desempenho estrutural
• Experiência acumulada do
engenheiro
• Questões ambientais ligadas ao
consumo de energia, poluição,
descarte, etc.
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Importância do Estudo e da Escolha dos 
materiais
• Na FASE de PROJETO – Os materiais são
escolhidos pelas suas propriedades ( conhecidas
e testadas em laboratórios ou obras).
• O balanço entre métodos de cálculo e
características dos materiais deve ser criteriosa.
ESCOLHA DO MATERIAL : 
QUANDO DEVE SER REALIZADA ???
Seção mais 
esbelta
Menor massa e 
carga na fundação
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Importância do Estudo e da Escolha dos materiais
Redução considerável da seção do pilar e de sua
armadura com a utilização de um material de
qualidade superior (concreto de maior resistência).
Conforme CAQUOT, “as grandes etapas de realizações
técnicas são marcadas pelas conquistas do homem
sobre a matéria”.
Classificação dos Materiais
Segundo a microestrutura, os materiais sólidos
são agrupados em três classes :
 METAIS E LIGAS – Incluem aços, alumínio,
magnésio, zinco, ferro fundido, titânio, cobre,
níquel etc.
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Classificação dos Materiais
Segundo a microestrutura, os materiais sólidos
são agrupados em três classes :
 CERÂMICAS, VIDROS – podem ser considerados
os materiais mais naturais que existem.
Classificação dos Materiais
Segundo a microestrutura, os materiais sólidos
são agrupados em três classes :
 POLÍMEROS (como os plásticos) – geralmente
bons isolantes térmicos e elétricos.
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Classificação dos Materiais
Além desses existem ainda outros três grupos que
são cada vez mais importantes na área da
Engenharia:
 COMPÓSITOS - combinação de dois ou mais
materiais diferentes.
 SEMICONDUTORES - apresentam características
elétricas específicas.
 BIOMATERIAIS - utilizada usualmente em próteses
compatíveis com os tecidos humanos.
Classificação dos Materiais
a) Metais
• Os metais mais tradicionais, como cobre, ouro e ferro,
são conhecidos e utilizados entre 5.000 e 3.000 a.c.,
época em que o homem descobriu o forno de alta
temperatura e aprendeu a fundir metais e fabricar
utensílios domésticos, armas e peças para veículos de
transporte.
• Os metais possuem uma estrutura cristalina na qual
os átomos estão dispostos de maneira ordenada.
• São em geral bons condutores térmicos e elétricos.
• Muitos deles são relativamente resistentes e dúcteis à
temperatura ambiente, sendo que vários se mantêm
bastante resistentes mesmo a altas temperaturas.
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Classificação dos Materiais
a) Metais
• Dos 92 elementos químicos da Tabela Periódica, 70 têm caráter
metálico predominante. A maioria foi descoberta nos últimos 250 anos
ao passo que até um século atrás, com exceção de cerca de 20
elementos químicos, os demais eram estudados apenas em
laboratório.
Elementos químicos 
descobertos nos 
últimos dois 
milênios
Fonte: adaptado de CRIVELARO, Marcos; PINHEIRO, Antônio C. F. B. Materiais de
Construção pág.17
Qual a diferença entre ductilidade e maleabilidade?
Ductilidade: permite que o material
seja esticado em arames finos.
Maleabilidade: possibilita sua
redução a lâminas delgadas
Fig. 1: Material metálico esticado
(fio de cobre)
Fig. 2: Material metálico laminado
delgado (folha de alumínio)
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Na construção civil, os principais produtos metálicos são as
barras, as chapas, as cordoalhas, os arames, os perfis estruturais
e os tubos de aço.
O alumínio está presente em perfis, placas, esquadrias e
luminárias; o cobre é utilizado em tubulações de água quente e
cabos elétricos; e o bronze, em artefatos decorativos.
A Figura abaixo apresenta barras (a) e cordoalhas de aço (b)
para utilização em concreto armado
Fonte: adaptado de CRIVELARO, Marcos; PINHEIRO, Antônio C. F. B. Materiais de
Construção pág.17
EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO
Fonte: CRIVELARO, Marcos; PINHEIRO, Antônio C. F. B. Materiais de Construção
pág.18
EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO
Perfis de aço Tubos de aço
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Fonte: CRIVELARO, Marcos; PINHEIRO, Antônio C. F. B. Materiais de Construção
pág.18
Esquadria de alumínio Luminária de alumínio
EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO
A figura abaixo mostra a utilização do alumínio em obras.
A escolha de materiais como o alumínio, o cobre e o bronze
pode ser feita por critérios estéticos, por suas respectivas
colorações e texturas diferenciadas. Mas a resistência que
esses materiais possuem contra a corrosão também é um
quesito importantíssimo.
A preocupaçãocom a ferrugem de materiais metálicos na
construção civil é grande. Infelizmente, a maioria dos metais
tende a oxidar quando exposta ao ar atmosférico, especialmente
em ambientes úmidos.
O que fazer para evitar a corrosão de metais?
Fonte: adaptado de CRIVELARO, Marcos; PINHEIRO, Antônio C. F. B. Materiais de
Construção pág.19
IMPORTANTE
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No caso da corrosão
de barras de aço que 
serão utilizadas em
estruturas de concreto
armado, é importante
verificar se não
diminuiu o diâmetro
das barras, de 
maneira a 
comprometer a sua
resistência estrutural. 
 A aplicação de 
pinturas 
protetoras e a 
formação de ligas
com outros 
elementos são as 
principais técnicas
anticorrosivas. 
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Classificação dos Materiais
b) Cerâmica
• É possível definir a cerâmica como material cristalino
inorgânico. A argila foi o primeiro material manipulado
intencionalmente pelo homem, ao redor do oitavo milênio
a.c., por meio de operação de queima (sinterização), que a
transformava de um material plástico em outro com grande
resistência. Dessa forma, tornou-se possível a fabricação de
utensílios domésticos e outros que tiveram grande impacto
sobre a vida da sociedade daquela época, constituindo-se a
cerâmica no marco inicial da Engenharia de materiais.
Tijolo cerâmico de vedação
Classificação dos Materiais
b) Cerâmica
• Os vidros, também classificados como materiais
cerâmicos já eram fabricados ao redor de 4.000 a.C. no
Egito, mas foi em Veneza, por volta de 1.200 d.C. que se
consolidou a sua fabricação. Veneza tornou-se a capital do
vidro em face da qualidade e variedade de objetos
fabricados em especial na ilha de Murano.
Vidro veneziano
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Classificação dos Materiais
b) Cerâmica
• As cerâmicas são formadas por espécies químicas metálicas
e não metálicas, com ligações iônicas e covalentes com elétrons
ligados em posições definidas e fixas, o que lhes confere
propriedades características como resistência mecânica, até
maior que a dos metais, visto que os átomos não podem se
deslocar de suas posições originais.
• Apresenta baixa deformação na ruptura, o que lhes confere
fragilidade, propriedade oposta à tenacidade dos metais. Outras
propriedades derivadas de suas ligações químicas fortes são:
estabilidade a altas temperaturas, resistência ao ataque
químico e isolamento elétrico.
Classificação dos Materiais
b) Cerâmica
• Grande parte dos materiais cerâmicos típicos é composto de :
sílica, alumina, magnésia ou cal, que compõem o grupo da
maioria dos materiais de construção mais empregados, tais
como agregados em geral, cimento, cal, vidros, blocos,
tijolos, concreto, argamassa, revestimentos cerâmicos,
louça sanitária, etc.
• As cerâmicas tradicionais são obtidas a partir de matéria-
prima abundante, como argilo-minerais e areia, enquanto que
as cerâmicas avançadas são constituídas de óxidos, nitretos,
carbonetos e boretos de alta pureza, tem composição definida
e o tamanho, a forma e a distribuição das partículas controlados.
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Classificação dos materiais
c) Polímeros
• Os polímeros naturais são conhecidos desde os primórdios
da humanidade quando o homem primitivo utilizou
produtos de origem animal ou vegetal, como madeira, fibras
têxteis (algodão, lã), crinas, ossos, couro, borracha natural e
outros produtos da natureza (Padilha, 1997).
• Os polímeros apresentam como vantagens baixo custo, baixa
densidade, facilidade de conformação em formas
complexas. Em contrapartida, a sua resistência mecânica é
relativamente baixa, são de difícil reparação e, em geral,
possuem baixa resistência aos raios UV.
Quadro 3 – Consumo de polímeros por habitante em diversos
países e regiões (1997)
O nível de desenvolvimento de uma nação ou região pode
ser avaliado pelo consumo de polímeros por habitante.
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Classificação dos materiais
d) Materiais Compósitos
• Também denominados de materiais conjugados ou
compostos, são a união de dois ou mais materiais com o
objetivo de obterem-se propriedades especiais, não
apresentadas isoladamente pelos seus componentes, por
meio da utilização de métodos convencionais.
• Concreto, compensado e fibra de vidro são exemplos de
materiais compósitos.
• No concreto estrutural, tanto a matriz, à base de pasta de
cimento, e os agregados são materiais cerâmicos,
podendo ainda ser utilizadas barras ou fibras de aço para
aumentar a resistência à tração.
Classificação dos materiais
d) Materiais Compósitos
• O material conhecido como fibra de vidro, por exemplo, é
obtido dispersando-se fibras de vidro em uma matriz
polimérica. Essa fibra torna o polímero mais rígido, sem
elevar significativamente sua densidade.
• Com o auxílio de compósitos, podemos produzir materiais
mais leves, robustos, dúcteis e resistentes a altas
temperaturas.
• Equipamentos esportivos, como bicicleta, tacos de golfe,
raquetes de tênis e outros, também utilizam diferentes tipos
de materiais compósitos leves e rígidos.
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Classificação dos materiais
e) Semicondutores
• Os semicondutores são materiais de composição como o
silício e o germânio, além do gálio, arsênio, cádmio e
telúrio, que formam ligações covalentes semelhantes a
dos materiais cerâmicos, podendo ser considerados como
uma subclasse da cerâmica, porque suas propriedades
mecânicas são muito próximas.
• Possuem características diferentes das cerâmicas
quanto à tecnologia empregada e ao nível de
miniaturização, higiene e limpeza para a sua produção.
Classificação dos materiais
e) Semicondutores
• Além das características elétricas e isolantes, são muito
sensíveis à impurezas, que são rigidamente controladas
para que não seja ultrapassada a proporção de poucos
átomos estranhos por um bilhão de átomos do material.
• Os semicondutores tornaram possível o advento dos
circuitos integrados que revolucionaram a indústria dos
produtos eletrônicos e computadores nas duas últimas
décadas, especialmente na miniaturização dos aparelhos
de telefonia celular.
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Classificação dos materiais
f) Biomateriais
• Os biomateriais são empregados em implantes no corpo
humano para substituição de partes danificadas, principalmente
ossos. Não podem produzir substâncias tóxicas e devem ser
compatíveis com os tecidos do corpo, ou seja, não causar
rejeição.
• Os materiais empregados são metais, cerâmicas, polímeros,
compósitos e semicondutores que servem para fabricar próteses,
que são dispositivos implantados no corpo para suprir a falta de um
órgão ausente ou para restaurar uma função comprometida, como
articulações de bacias fraturadas
Classificação dos materiais segundo 
desenvolvimento científico
• Materiais naturais: aqueles in natura com
pouco ou nenhum beneficiamento do estado
em que foi coletado, como a madeira, couro,
diamante, cobre, borracha natural.
• Materiais desenvolvidos empiricamente:
materiais coletados e trabalhados ou
transformados segundo a experimentação
adquirida ao longo do tempo, através de ensaio-
erro. Neste grupo, destacam-se o bronze, aço
comum, ferro fundido, cerâmicas, vidro,
cimento, concreto.
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Classificação dos materiais segundo 
desenvolvimento científico
• Materiais desenvolvidos com conhecimento
científico: equivalem à aplicação das
descobertas realizadas pelas pesquisas entre
1850 e 1950.
Exemplos: ligas de alumínio, de titânio, de
magnésio, aços inoxidáveis, aços micro
ligados, termoplásticos, termorrígidos,
elastômeros.
Classificação dos materiais segundo 
desenvolvimento científico
• Materiais projetados: desenvolvidos a partir
não mais do estudo de sua composição,
propriedades e função, e, sim, ao contrário,
partindo-se de uma necessidade específica e
das propriedades requeridas para uso com
dada finalidade, tiveram sua microestrutura
projetada e construída para atender a essas
necessidades.
Neste grupo, têm-se os semicondutores,
materiais para reatores nucleares, aço de ultra
alta resistência, compósitos reforçados com
fibras,ligas com memória de forma, vidros
metálicos, etc.
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Visão histórica dos materiais de construção (Patton, 1978) 
Grandes modificações aconteceram a partir de
meados do século XIX (avanços na área de
metalurgia) e a partir do início do século XX no
campo dos polímeros.
Materiais Avançados
• Geralmente se utiliza o nome de materiais avançados àqueles
que possuem aplicações em alta tecnologia (hightech), isto é,
dispositivos ou produtos que operam ou funcionam utilizando
princípios relativamente sofisticados, como equipamentos
eletrônicos, sistemas de fibra ótica, espaçonaves, aeronaves,
foguetes, etc.
• Esses materiais muitas vezes são tipicamente tradicionais
cujas propriedades foram aprimoradas ou, ainda, materiais
novos de alto desempenho.
• Exemplo: revestimento ônibus espacial.
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Sistema de proteção térmica do ônibus
espacial da NASA
Materiais com as seguintes especificações:
- Manter a temperatura na fuselagem em
175ºC para uma temperatura superficial
máxima de 1260ºC;
- Permanecer reutilizável por 100 missões;
- Ser construída com materiais de baixa
densidade;
- Suportar temperaturas extremas de -110ºC
a 1260ºC;
- Resistir a gradientes térmicos severos;
- Suportar tensões e altas vibrações durante
o lançamento e tensões de origem
térmica.
Materiais não Convencionais
• Por questões de sustentabilidade do planeta, alguns setores da
construção têm desenvolvido projetos e utilizado materiais
ecologicamente corretos, que utilizam maior quantidade de
resíduos de materiais e produtos reciclados.
• Alguns materiais, ou técnicas utilizadas pelo homem há
milênios, foram reintroduzidos na execução de construções para
economizar recursos, e contribuir para a sustentabilidade do
ecossistema.
• Técnica milenar, reintroduzida em algumas obras atuais, é a
terra crua, seja sob a técnica de taipa de pilão, taipa de mão ou
pau-a-pique, ou ainda pela utilização de tijolo de barro cru
(adobe).
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Residência 
construída em 
taipa de pilão.
Residência 
construída 
com bambu 
(BAMBOO TECHNOLOGIES, www.bambootechnologies.com/bbhomes.htm)
www.abcterra.com.br/construções)
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ISAIA, G. C. A Ciência e a Engenharia dos Materiais de Construção Civil in 
Isaia. G.C (org). Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e 
Engenharia de Materiais. Volume 1. Ibracon: São Paulo, 2007
PETRUCCI, E. G. R. Materiais de Construcao. 12. ed. Sao Paulo: Globo, 2007.
BAUER, L. A. F. Materiais de Construcao 1. 5. ed. Rio de Janeiro: Ltc-Livros 
Tecnicos e Cientifi, 2010.
BAUER, L. A. F. Materiais de Construcao 2. 5. ed. Rio de Janeiro: Ltc-Livros 
Tecnicos e Cientifi, 2010. 
SHACKELFORD, J. F. Ciencia dos Materiais. 6. ed. São Paulo: Pearson, 2008. 
(eBook)
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ATIVIDADE
Questionário
Ciência e Engenharia dos Materiais
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